隐伏走滑断层破裂扩展特征的数值模拟研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenlm08
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活断层诱发的构造地震影响范围广,产生的地质灾害也最为严重,约占全世界地震的90%以上,地震往往伴随有大量的人员伤亡和经济损失。正(逆)断层诱发的地震比较多,但近些年来,走滑断层促发地震的报道逐年增多,以兹米特地震和玉树等大地震就是地下隐伏走滑断层粘滑促发所致。目前对于走滑断层错动时地表扩展特征的研究鲜有报道,因此对隐伏走滑断层断裂时地表破裂扩展特征的研究极具有现实的意义。  针对走滑断层数值模拟研究中的不足之处,本文采用Weibull分布随机赋取上覆土体单元的力学参数,从而实现了岩土不均质的特征。岩体破坏前应力应变曲线可简化为线弹性阶段,破坏后经过线性的应变软化特征,最后进入理想的塑性状态,所以本文采用降模量法实现土层单元的弹性模量降。下部基岩和上覆土体单元采用摩尔-库伦屈服准则。Weibull分布和降模量的分析方法采用FLAC3D的内嵌FISH语言进行编写,从而实现对FLAC3D的二次开发。  把走滑断层数值模拟结果与前人关于相似模型实验的研究结果、地震现场勘验结果进行了对比分析,得出以下结论:  (1)走滑断层发震错动时,土层性质为砂粘土的上覆地表破裂最为剧烈,亚粘土次之,粉土最小,且不同土层性质地表的等间距破裂差异较大;粉土性质的土层地表位移差最大,亚粘土次之,砂粘土最小;粉土地表的滑动速率均大于砂粘土和亚粘土。  (2)上覆土层厚度和基岩位错是发震错动时影响地表破裂扩展特征的重要参数。伴随着土层厚度的增加,地表间距破裂逐渐减少,存在某一临界厚度使得破裂扩展不能传播至地表,土层厚度与地表位错之间成反比关系,且土层厚度对地表的滑动速率影响较小;基岩位错与地表位移差、地表滑动速率成正比,但地表的滑动速率表现出反弹现象;伴随着基岩位错的增加,地表不连续的等间距破裂逐渐演化为连续的破裂带。  (3)地表的滑动速率均小于基岩的滑动速率,两者成正比关系,基岩的滑动速率不影响破裂扩展至地表所需的基岩位错,但影响地表破裂扩展形式,基岩断层速率为某一值时地表等间距的破裂现象最为发育。  (4)数值模拟结果与相似模型试验、地震野外勘验结果做了对比,结果具有较好的一致性。
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